Fusk i baseboll är lika gammalt som själva spelet, och kannor som ändrar bollens yta är en del av den långa historien. En ny skandal som involverar kannor som kan applicera klibbiga ämnen - vad spelare kallar "kladdiga grejer" - till basebollar.

Major League -slagare slår ut den här säsongen nästan var fjärde gång de kliver till plattan, jämfört med en av sex gånger 2005.

Som sportfysiker och länge baseballfan, Jag har blivit fascinerad av nyhetsrapporter om att applicering av klibbiga ämnen på bollar kan få banor att snurra snabbare. Och om kannor kan kasta sina snabbbollar, kurvbollar och reglage med mer snurr än tidigare år, deras banor blir svårare att träffa. Hur förklarar vetenskapen allt detta?

Klibbiga saker ökar friktionen och vridmomentet

Om du vill förstå vad allt kladdigt krångel handlar om, du behöver känna till några friktionsgrunder.

Du har säkert försökt skruva loss ett lock från en envis burk. Om det inte finns tillräckligt med friktion mellan fingrarna och locket, du kanske inte kan utöva tillräckligt med vridmoment - kraftens rotationsanalog - för att få locket att vridas. Ett sätt att få mer vridmoment på locket är att öka friktionskraften. I mitt hem, vi behåller en cirkulär bit gummi för att öka friktionen och hjälpa till att öppna hårda burkar.

Pitchers vill ha mer friktion mellan fingrarna och baseboll, och de använder förmodligen några intressanta ämnen för att åstadkomma detta. Enligt en nyligen Sports Illustrated artikel, "kannor har börjat experimentera med trumstickharts och surfbrädvax." "De använder Tyrus Sticky Grip, Fast greppspray, Pelican Grip Dip stick och Spider Tack, ett lim avsett för användning i världens Strongest Man -tävlingar och vars annonser visar att någon använder det för att lyfta ett askblock med hans handflata. "Den artikeln noterade en instans av en boll så klibbiga spelare kunde se fingeravtryck på den, och en annan historia där en boll kan fastna i en persons öppna hand med handflatan vänd mot marken. Alla dessa klibbiga ämnen skulle öka friktionen och därmed ge kastarna ett bättre grepp om bollen.

Mer snurr gör banor svårare att träffa

Dagens klibbiga fingrar är de senaste försöken från spelare att få en orättvis fördel. Men hur gör kladdiga saker en tonhöjd svårare att träffa? Det hjälper till att öka centrifugeringshastigheten.

Om inte en kanna kastar en knogboll, som har väldigt lite snurr, alla basebollar snurrar på långt över 1, 000 varv per minut när de lämnar kannans händer. Den snurrningen skapar en kraft - låt oss kalla den spinnkraften - som får basbollar att röra sig och kurva på sätt som kan kasta av sig slagare.

När luften slår in i en rörlig baseboll, den lindas inte helt runt bollen - den separerar från ytan innan den når bollens baksida. Tänk på vatten som rinner längs sidorna på en båt i rörelse. Vattnet lindar inte smidigt runt baksidan av båten - det finns ett vak av turbulent vatten bakom det. Men när ett rodder vänder båten, vaket rör sig till ena sidan. Newtons tredje lag säger att om båten skjuter vatten i en riktning, vatten måste skjuta båten i motsatt riktning, får båten att svänga.

Samma idé gäller för en snurrande baseboll. Om basebollen snurrar, luftens kölvatten bakom bollen kommer att vara asymmetrisk. Så centrifugeringskraften skjuter bollen i motsatt riktning från vilken luftens kölvatten pressas.

Tänk på en överhandskurva. I denna tonhöjd, en Major League Baseball -kanna drar ner på framsidan av bollen när han släpper den, genererar toppsnurr. En kurvkula som snurrar högst upp trycker luften uppåt från bollens baksida, precis som ett vak som kommer från ena sidan av en båt. Eftersom bollen trycker luftens kölvatten uppåt, luftens kraft på en kurvboll är nedåt. Kurvbollar upplever alltså ett tryck nedåt på väg till tallriken, allt tack vare snurrkraften.

Hur effektiva är kladdiga saker?

Här kommer det påstådda fusket in.

Som med kannor tidigare, en Major League -kanna i dag kan lägga kladdiga saker på fingrarna i omklädningsrummet, hålla några till hans uniform eller till och med få några från en lagkamrat. Ämnena i den aktuella skandalen skulle hjälpa till att skapa mer snurr. En bra kanna kan kasta en curveball vid 85 mph med en centrifugeringshastighet på 2, 400 varv / min med cirka 20 pund friktionskraft mellan kannans fingrar och bollen. Fritt tillgängliga pitchdata visar att vissa kannor har ökat sin centrifugeringshastighet med cirka 400 rpm på kurvbollar jämfört med tidigare säsonger. Det är en 17% ökning av centrifugeringshastigheten och kräver en ökning på 17% - eller ytterligare 3 kilo - av friktionskraft som kommer från klibbiga ämnen.

För en kurva över hand, ytterligare 400 varv / min toppsnurr kan leda till mer än 2 tum extra vertikalt fall - vilket bara råkar vara tjockleken på sötfläcken på ett basebollträ. Med andra ord, en Major League Baseball -smet som är bekant med en pitchers curveball kan svänga där han tror att han kommer att få bra kontakt, förutom för att de kladdiga grejerna och extra snurr kommer bollen att passera plattan 2 tum lägre än smeten förväntar sig. Han kommer antingen att missa planen eller slå en svag grundare.

Strikeouts sker i högsta takt och kladdiga saker kan vara en av de skyldiga. Major League Baseball funderar redan på vad de ska göra med alla rapporter om klibbiga fingrar. Domare kan snart regelbundet kontrollera krukor under spel.

Men vad ligan än bestämmer, katt-och-mus-spelet mellan spelare som söker förbättrad prestanda och ligan som försöker fånga dem kommer att fortsätta, lägga till den rika historien om fusk i baseboll.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.